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SAR成像理论及Matlab仿真 张顺生 电子科学技术研究院 第三讲 脉冲压缩技术 脉冲压缩的作用及过程 匹配滤波器 脉冲压缩技术—相关处理 脉冲压缩技术—去斜处理 Matlab仿真实验 2018-6-13 2 电子科技大学 3.1 脉冲压缩的作用及过程 实现距离高分辨 提升雷达性能：远作用距离 2018-6-13 3 电子科技大学 3.1 脉冲压缩的作用及过程 脉冲压缩过程 2018-6-13 4 电子科技大学 宽脉冲包络 频率调制 匹配滤波器时延 压缩后脉冲包络 3.1 脉冲压缩的作用及过程 匹配滤波输入输出波形 2018-6-13 5 电子科技大学 3.2 匹配滤波器 定义 匹配滤波器是一种最佳线性滤波器，在输入为确知信号加白噪声的情况下，所得输出信噪比达到最大。 2018-6-13 6 电子科技大学 3.2 匹配滤波器 数学推导 设发射信号为s(t), 其傅立叶变换为 若滤波器的传输函数 ，则匹配滤波后的输出信号为 滤波器输出端的噪声功率谱为 则平均噪声输出功率为 输入信号能量为 2018-6-13 7 电子科技大学 3.2 匹配滤波器 数学推导 输出端的峰值信号功率与平均噪声功率之比达到最大 利用施瓦茨不等式 得到 在等式成立时得到最大输出信噪比，此时 2018-6-13 8 电子科技大学 3.3 脉冲压缩技术—相关处理 卷积实现 y(t)—脉冲压缩的输出结果 s(t)—输入信号 h(t)—匹配滤波器的脉冲响应 2018-6-13 9 电子科技大学 3.3 脉冲压缩技术—相关处理 卷积实现—连续和离散时间信号 计算过程： (1) 翻褶 (2) 移位 (3) 相乘 (4) 积分 2018-6-13 10 电子科技大学 3.3 脉冲压缩技术—相关处理 离散卷积—DFT实现 x(n)序列：M点 h(n)序列：L点 实现步骤： (1) 对序列x(n)、h(n)分别补零L-1点和M-1点，构成新序列x1(n), h1(n); (2) 对x1(n), h1(n)分别进行M+L-1点DFT，并相乘； (3) 对相乘后的结果进行IDFT，得到 2018-6-13 11 电子科技大学 3.3 脉冲压缩技术—相关处理 卷积与相关的联系 卷积： 相关： 2018-6-13 12 电子科技大学 3.3 脉冲压缩技术—相关处理 快速卷积—FFT实现 数学表达式： 2018-6-13 13 电子科技大学 3.4 脉冲压缩技术—去斜处理 相关处理应用场合 窄带雷达 中带雷达 去斜处理应用场合 极大带宽雷达 2018-6-13 14 电子科技大学 3.4 脉冲压缩技术—去斜处理 去斜处理实现框图 2018-6-13 15 电子科技大学 3.4 脉冲压缩技术—去斜处理 数学推导 2018-6-13 16 电子科技大学 设雷达发射线性调频信号 则雷达接收的点目标回波信号为： 设参考距离为 ，则参考信号为 则差频输出为： 3.4 脉冲压缩技术—去斜处理 重要知识点 (1) 频率与距离的关系 (2) 去斜后的信号带宽 成像观测区域： 2018-6-13 17 电子科技大学 单频信号的频率与目标回波和参考信号的距离差成正比： 3.5 Matlab仿真实验—相关处理 仿真参数 2018-6-13 18 电子科技大学 参数 数值 信号带宽(MHz) 100 脉冲宽度(us) 5 目标RCS(m^2) 1 目标位置(m) 90 采样窗大小(m) 120 3.5 Matlab仿真实验—相关处理 实验内容 (1) 根据仿真参数，产生单个点目标的回波信号，绘 制其信号实部波形及其频谱； (2) 分别采用时域卷积和频域FFT的方法进行压缩，绘制压缩后的信号波形，并进行比较。 2018-6-13 19 电子科技大学 3.5 Matlab仿真实验—去斜处理 仿真参数 2018-6-13 20 电子科技大学 参数 数值 目标个数 3 载频(GHz) 10 信号带宽(GHz) 1 脉冲宽度(us) 10 参考距离(m) 200 目标位置(m) [180, 210, 240] 目标RCS(m^2) [1 2 1] 3.5 Matlab仿真实验—去斜处理 实验内容 (1) 根据仿真参数，分别计算去斜后的带宽、频域采 样间隔以及目标在频率轴上的位置。 (2) 产生三个点目标的回波信号，利用去斜处理进行 压缩，绘制压缩后的信号波形； (3) 当参考距离为150m，重做(1)~(2)的内容。 2018-6-13 21 电子科技大学 The End